Co je to krystalová struktura?

Mnoho pevných látek a některých krystalických kapalin má pravidelné, opakující se trojrozměrné uspořádání atomů známých jako krystalová struktura nebo krystalická mříže. Naproti tomu amorfní pevná látka je typ pevného materiálu, jako je sklo, který postrádá takovou dlouhou opakující se strukturu. Mnoho fyzických, optických a elektrických vlastností krystalických pevných látek nebo kapalin úzce souvisí s krystalovou strukturou. Opakující se jednotky krystalické struktury, které se skládají z malých krabic nebo jiných trojrozměrných tvarů, se označují jako „buňky“. Mnoho z těchto buněk je seskupeno do opakující se, uspořádané struktury, aby se vytvořila celková struktura.

Krystalová struktura krystalického materiálu může ovlivnit mnoho z celkových vlastností tohoto materiálu. Je to například jeden z hlavních definujících faktorů ovlivňujících optické vlastnosti materiálu. Struktura krystalu také významně ovlivňuje reaktivitu krystalického materiálu, protože určuje aRrangement reaktivních atomů na vnějších okrajích a plochách krystalické pevné látky nebo kapaliny. Další důležité materiálové rysy, včetně elektrických a magnetických vlastností některých materiálů, jsou také určovány převážně krystalovou strukturou.

Mineralogové, krystalografové, chemici a fyzici často studují krystalické materiály v laboratorních prostředích. Některé jednoduché aspekty krystalových struktur lze určit jednoduchými geometrickými měřeními, ale různé metody založené na difrakci rentgenových paprsků, neutronů, elektronů nebo jiných částic umožňují mnohem snadnější a přesnější stanovení struktury. Někteří vědci se zabývají pouze stanovením struktury daného krystalického materiálu, zatímco jiní mají větší zájem o určení, jak se tato struktura spojuje s ostatními vlastnostmi materiálu. Další vědci mají zájem o nalezení užitečných aplikacíPro různé materiály založené na jejich strukturách a některé se dokonce snaží syntetizovat nové krystalické pevné látky a kapaliny na základě očekávaných vlastností jejich požadovaných struktur.

Je třeba poznamenat, že ačkoli teoretické krystalické materiály jsou složeny z dokonalé a konzistentní řady opakovaných jednotek, skutečné krystaly mají tendenci mít nedostatky. Tyto nedostatky jsou ve většině případů jednoduše nepravidelností v jinak pravidelné krystalové struktuře. V některých případech k tomu dochází, když jeden atom zaujímá jiné místo v dané krystalové struktuře, než by to normálně. Různé vlastnosti tohoto atomu mohou mít podstatné dopady na to, jak se strukturální jednotky krystalu uspořádají kolem něj. Podobně mohou defekty nebo nepravidelnosti reálných krystalů mít podstatný dopad na celkové vlastnosti krystalického materiálu.